【正文】 在 手指檢測(cè)中要用到此函數(shù)。最后，主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，之后置 SCS高電平。接收到地址的最后一位 (LSB)后， FPS200 傳感器發(fā)送選擇的寄存器內(nèi)容到 MISO 引腳。 iCOL_NUM。 FPS200 傳感器陣列為 256 300 點(diǎn)，則其一枚指紋的最大數(shù)據(jù)量為 75KB。 指紋采集系統(tǒng) 主程序流程圖如圖 所示 ，源程序參見(jiàn)附錄 B。關(guān)鍵在于軟件的支持，大多數(shù)軟件都不提供設(shè)定功能，因而只能支持某種 JTAG 電纜。 JTAG 測(cè)試允許多個(gè)器件通過(guò) JTAG 接口串聯(lián)在一起，形成一個(gè) JTAG 鏈，能實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)器件分別測(cè)試。 圖 電源電路 IN5819 的差壓為 ，所以供給 電源轉(zhuǎn)換電路的電壓為 ，經(jīng)過(guò) 電壓轉(zhuǎn)換電路 可以給系統(tǒng)其它芯片提供 工作電壓，如圖 所示。的 Thumb2 指令集來(lái)降低內(nèi)存的需求量，進(jìn)而降低成本 [1]。從圖中可以得知， EasyARM615作為 SPI 主設(shè)備， FPS200 作為 SPI 從設(shè)備。 表 31 FPS200 操作模式 MODE[0,1] 描述 00 MCU接口模式 01 SPI 接口模式 10 USB模式，用內(nèi)部 ROM 11 USB模式，用外部 ROM 在微處理器接口模式中，可將 FPS200 與 ARM 相連，且其接口形式 非常簡(jiǎn)單。 ? 可以通過(guò)在 ISET 和模擬地 VSSA1 之間接一個(gè)大小為 200K 的電阻來(lái)設(shè)置內(nèi)部電流，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 放電電流是內(nèi)部電流的一個(gè)。 ? EXTINT 為外部中斷輸入引腳，是可編程引腳，可以邊緣觸發(fā)也可以電平觸發(fā) ，可以高電平有效也可以低電平有效。當(dāng) RD為高電平時(shí)，使 WR為低電平就可以選中芯片向芯片中寫(xiě)入數(shù)據(jù)了。從 結(jié)構(gòu) 圖中 可以看出其中 256 300 點(diǎn)傳感陣列用于產(chǎn)生感應(yīng)電壓 ； 功能寄存器用于對(duì)芯片進(jìn)行操作控 制 ； 控制電路用于傳感器與外部接口電路的控制，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的讀出與寫(xiě)入 ； 地址索引寄存器與數(shù)據(jù)寄存器分別用于對(duì)功能寄存器的地址選擇及數(shù)據(jù)的讀寫(xiě) ； 采樣保持及 A/D 轉(zhuǎn)換電路用于對(duì)傳感陣列所產(chǎn)生的電壓進(jìn)行采樣。因此 FPS200可以獲得各種類型手指的高質(zhì)量圖像，大大降低了誤識(shí)率 (FAR)和拒識(shí)率 (FRR)。指紋采集 是 按行實(shí)現(xiàn) 的 ，選定一行，對(duì)該行所有電容充電，用采樣保持電路保存電壓值平； 然后放電，用另一組采樣保持電路保存剩余電壓值。本章將詳細(xì)的介紹系統(tǒng) 的 硬 件設(shè)計(jì)。如圖 所示是日本 BMF Corporation 公司生產(chǎn)的 BMFl00，它包括傳感器 BLP100 和控制器 BCT100。在指紋采集過(guò)程中，根據(jù)反饋信息調(diào)節(jié)電容放電時(shí)間等參數(shù)以增強(qiáng)其靈敏度。 1. 光學(xué) 指紋 傳感器 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 基于光學(xué)技術(shù)的傳感器都是利用了光學(xué)全反射技術(shù)。局部特征是 指 指紋上的 特內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 征點(diǎn)，即指紋紋路上的終結(jié)點(diǎn)、分叉點(diǎn)和轉(zhuǎn)折點(diǎn) [5]?；?μC/OSⅡ 編寫(xiě)應(yīng)用程序是以“任務(wù)”為模塊的，每個(gè)任務(wù)是獨(dú)立的子功能模塊，即為一個(gè)比較特殊的函數(shù) (不返回值 )，主體也是個(gè)無(wú)限循環(huán)。 從圖中可以看到，本系統(tǒng)主要有三 部分組成：指紋傳感器 、 ARM 處理器 和 PC 機(jī) 。 D S P 處 理 器F P S 2 0 0指 紋 傳 感 器電 源 接 口R S 2 3 2串 口 模 塊P C 機(jī)L C D 顯 示數(shù) 據(jù) 和 程 序存 儲(chǔ) 器 圖 基于 DSP處理器 的指紋采集系統(tǒng)框圖 ? 方案 3：基于 ARM 處理器的指紋采集系統(tǒng) A R M 處 理 器F P S 2 0 0指 紋 傳 感 器電 源 接 口R S 2 3 2串 口 模 塊P C 機(jī)L C D 顯 示數(shù) 據(jù) 和 程 序存 儲(chǔ) 器 圖 基于 ARM處理器的指紋采集系統(tǒng) 框圖 基于 ARM處理器的指紋采集系統(tǒng)原理框圖如圖 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 第二章 指紋 采集系統(tǒng) 總體設(shè)計(jì) 指紋采集系統(tǒng)方案分析 指紋采集系統(tǒng)可以用 51 單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器、 ARM 處理器等實(shí)現(xiàn)，具體方案分析如下： ? 方案 1：基于 51 系列單片機(jī)指紋采集系統(tǒng) 5 1 系 列 單 片 機(jī)F P S 2 0 0指 紋 傳 感 器電 源 接 口R S 2 3 2串 口 模 塊P C 機(jī)L C D 顯 示數(shù) 據(jù) 和 程 序存 儲(chǔ) 器 圖 基于 51系列單片機(jī)指紋采集系統(tǒng)框圖 基于 51系列單片機(jī)的指紋采集系統(tǒng)原理框圖如圖 ，該系統(tǒng) 采用 51單片機(jī) 作為控制核心。在性能方面 ， 無(wú)論從精度上還是 從 效率上來(lái)看，均不如國(guó)際領(lǐng)先的同類產(chǎn)品。 目前，指紋識(shí)別已經(jīng)被全球大部分國(guó)家接受與認(rèn)可，并廣泛的應(yīng)用到政府、軍隊(duì)、銀行、社會(huì)福利保障、電子商務(wù)和安全防 衛(wèi)等領(lǐng)域。而從指紋技術(shù)的最前端環(huán)節(jié) —— 指紋傳感器 ， 開(kāi)發(fā)出自己特有的圖 像采集系統(tǒng)，是本課題研究的目標(biāo)，也就是要實(shí)現(xiàn)基于 ARM 芯片和 FPS200 指紋傳感器的 “在線式” 指紋圖像采集系統(tǒng)。所以在指紋識(shí)別技術(shù)中，人們?cè)絹?lái)越重視指紋采集技術(shù)的研究。 3. 指紋樣本便于獲取，指紋采集硬件設(shè)備容易實(shí)現(xiàn)，識(shí)別系統(tǒng)開(kāi)發(fā)比較 容易。只要“物”的有 效性得到確認(rèn)，則持有該“物”的人的身份也就隨之得到確認(rèn)?？紤]到基于 ARM 體系結(jié)構(gòu)的芯片所具有 的 強(qiáng)大處理能 力 和低廉的價(jià)格 ， 本 設(shè)計(jì) 采用EasyARM615 開(kāi)發(fā)套件 和 μC/OSⅡ 操作系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建一個(gè)嵌入式指紋 采集 系統(tǒng)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將 本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà) 3）畢業(yè) 論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 嵌入式指紋采集系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) —— 指紋 采集 與綜合設(shè)計(jì) 摘 要 指紋采集技術(shù)是指紋識(shí)別技術(shù)中最為關(guān)鍵 的 技術(shù)之一。 μC/OSⅡ 。研究和經(jīng)驗(yàn)表明，生物識(shí)別技術(shù)可以利用的人體生理特征有：指紋、掌紋、面孔、聲音、虹膜、視網(wǎng)膜、骨架等等，每個(gè)人的這些特征都與別人不同，并且終生不變，因此就可以據(jù)此識(shí)別出人的身份。它可廣泛應(yīng)用于電子商務(wù)身份認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)安全認(rèn)證、銀行證券身份認(rèn)證、社保系統(tǒng)身份認(rèn)證、門禁、考勤、考試身份認(rèn)證等領(lǐng)域。所謂“在線式”是通過(guò)與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)的先進(jìn)指紋傳感器作為 專用指紋采集設(shè)備，將真實(shí)的人體指紋直接變成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)傳輸給計(jì)算機(jī)。半導(dǎo)體傳感器具有價(jià)格低、體積小的優(yōu)點(diǎn)，特別適合集成在普通的消費(fèi)電子產(chǎn)品中，大有后來(lái)居上、取代光學(xué)傳感器的趨勢(shì)。中科院自動(dòng)化所田捷研究員領(lǐng)導(dǎo)的生物特征研究小組開(kāi)發(fā)的指紋識(shí)別算法在 FvC20xx國(guó)際指紋識(shí)別競(jìng)賽中取得了優(yōu)異的內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 成績(jī)，在國(guó)際同行中很有影響。 第 4 章 指紋采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了 FPS200 驅(qū)動(dòng)程序、系統(tǒng)初始化程序、指紋采集程序及上位機(jī) 通信 程序。該系統(tǒng)以指紋傳感器 FPS200為采集頭，以數(shù)字信號(hào)處理器 DSP為控制和計(jì)算核心。本設(shè)計(jì)采用 ARM 開(kāi)發(fā)板和指紋傳感器作為硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，在 ARM 開(kāi)發(fā)板上植入 μC/OSⅡ 操作系統(tǒng)，編寫(xiě) FPS200 驅(qū)動(dòng)程序、 uart 驅(qū)動(dòng)程序等，并再此基礎(chǔ)上編寫(xiě)應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)指紋圖像的采集。 軟件設(shè)計(jì) 為了加快開(kāi)發(fā)的進(jìn)度，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，系統(tǒng)采用 μC/OSⅡ 嵌入式操作系統(tǒng)。指紋特征可分為兩類：總體特征和局部特征。其基本原理框圖如圖 所示 獲取指紋圖像指紋圖像預(yù)處理提取指紋特征點(diǎn)比對(duì)特征點(diǎn) 圖 指紋識(shí)別原理框圖 指紋采集 技術(shù)概述 指紋識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步和指紋傳感器技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。 2. 電容式 指紋 傳感器 電容 式 傳感器是在單個(gè)晶片上集成了 10 多萬(wàn)個(gè)電容傳感器，其外面是絕緣的表面，手指放在上面時(shí)，手指皮膚組成了電容陣列的另一極，電容器的電容值由于指紋的脊和谷相對(duì)于另一極的距離不同而不同 。它外形小，敏感區(qū)域只有 14mm，通過(guò)手指掃過(guò)傳感 區(qū)域獲取指紋圖像，可承受一百萬(wàn)次的指頭滑動(dòng)動(dòng)作，并 且 使用休眠方式管理電源，功耗小，成本較低。 表 22 傳感器性能比較 光學(xué)掃描技術(shù) 半導(dǎo)體傳感器 超聲波掃描技術(shù) 成像能力 干手指差，汗多的和稍脹的手指成像模糊；易受皮膚上的贓物和油脂的影響 干手指好潮濕 、粗糙的手指亦可以成像；易受皮膚上的贓物和油脂的影響 非常好 成像區(qū)域 大 小 中 分辨率 低于 500DPI 可高達(dá) 600DPI 可高達(dá) 1000DPI 設(shè)備體積 大 小 中 耐用性 非常耐用 較耐用 一般 功耗 較大 小 較大 成本 較高 低 很高 本章小結(jié) 本章主要介紹指紋采集的總體設(shè)計(jì)。 FPS200 由 256 300 電容傳感陣列組成，分辨率高達(dá) 500 點(diǎn) /英寸，封裝尺寸僅 24mm 24mm ，傳感面積為 cm cm，操作電壓為 3. 3～ 5 V，內(nèi)部集成 8 位A/D 轉(zhuǎn)換器 。 FPS200 具有手指自動(dòng)檢測(cè)功能，允許主機(jī)在沒(méi)有 指紋時(shí)處在低功耗待命模式，當(dāng)有手指時(shí)才喚醒主機(jī)進(jìn)行處理，從而節(jié)省整個(gè)系統(tǒng)的功耗。在 USB 模式下， FPS200 的圖像傳輸速度為 13幀 /秒。 ? RD為讀允許端，低電平有效。 ? DP 和 DM 分別為 USB 的 D＋和 D－端的數(shù)據(jù)線，在 USB 模式下， DP 和 VDD3 之間必須連接一個(gè)大小為 的電阻，而 VDD3 的電壓必須保證在 到 之間。 ? MODE0 和 MODE1 為芯片工作模式的選擇端，兩者不同的取值組合將決定芯片不同的工作模式。 FPS200 輸出模式選擇 FPS200 支持三種接口形式和四種操作模式，這四種操作模式相互獨(dú)立，不能同時(shí)工作。本系統(tǒng)用 EasyARM615 的 SSI 接口內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 與 FPS200 的 SPI 接口連接，采用 SPI 總線技術(shù)進(jìn)行通信。這些堪稱先鋒的器件，價(jià)格與 8 位和 16 位器件相同，卻能為用戶提供 32 位器件的性能，并且所有器件都是以小型封裝的形式提供。 5V 電源通過(guò)插座進(jìn)入到開(kāi)發(fā)套件后，先經(jīng)過(guò)二極管 D1， D1 的作用是防止用戶提供極性相反的電源燒壞硬件。 現(xiàn)在多數(shù)的高級(jí)器件都支持 JTAG 協(xié)議，如 ARM、 DSP、 FPGA 器件等。 目前有各種各樣簡(jiǎn)單 JTAG 電纜，其實(shí)只是一個(gè)電平轉(zhuǎn)換 電路，同時(shí)還起到保護(hù)作用。 本章小結(jié) 本章的主要內(nèi)容是 指紋采集系統(tǒng) 的硬件設(shè)計(jì) 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） FPS200 初始化 對(duì)傳感器 FPS200 包括以下幾個(gè)初始化內(nèi)容： 1. 對(duì)控制寄存器 A(CTRLA)的初始化： FPS200Write (FPS200_CTRLA， 0x02)； 2. 設(shè)置傳感器門限值： FPS200Write(FPS200_THR， FPS200_THR_VALUE)； 3. 設(shè)置傳感器控制寄存器 B(CTRLB)： FPS200Write (FPS200_CTRLB， 0x05 )； 4. 調(diào)整傳感器放電參數(shù)和增益： FPSSetParameters(FPS_DTR_TIME,FPS_DCR_CURRENT,FPS_PGC_VALUE)。 uint8 detectrow[256]。 //若像素值 大 于 0xA0 且計(jì)數(shù)大于 100，則為手指 } } 讀、寫(xiě) 寄存器 FPS200 寄存器讀命令包括一個(gè)命令字節(jié)和一個(gè)地址字節(jié)。 FPS200 寄存器寫(xiě)命令包括一個(gè)命令字節(jié)和緊跟著數(shù)據(jù)的地址字節(jié)。 //寫(xiě) DCR FPS200Write(FPS_PGC,gain)。指紋全圖像數(shù)據(jù)的獲取流程圖如圖 所示 。設(shè)置函數(shù)如下： void FPSSetParameters(uint8 dischargetime,uint8 dischargecurrent,uint8 gain) //參數(shù)調(diào)整 { FPS200Write(FPS_DTR,dischargetime)。 SPI 伺服傳感器將自動(dòng)增加地址到下一個(gè)點(diǎn)。} if(result0xA0) count++。 uint16 coun